基于单片机的酒精浓度测试仪设计

摘要

中国经济的飞速发展使得私家车的占有量越来越高。人们生活水平的提高，车辆的大幅度增多，也使得道路安全问题越来越严重。有些事故是让人回天乏术的，而有些事故是完全可以避免的。比如酒后驾车，这种行为是对自己以及他人生命的严重不负责。为了遏制这种行为，对驾驶员进行酒精浓度测试不失为一种有效的方法。酒精浓度测试仪不仅要能准确测出酒精的浓度，而且要让测试人员读出该浓度。当然也要有报警装置，提醒人们浓度超标。本设计目的在于实现对不同的酒精浓度的检测和显示，通过适当改进可以用于对驾驶员进行是否酒后驾车的检测。本文主要采用

STC89C52单片机与MQ-3型气体传感器，而且能够对显示出所测量的数据，加之二极管的使用就可以简单地显示出所测的酒精浓度。当其浓度超过允许值时，检测仪将发出蜂鸣声。

关键词:酒精浓度检测；STC89C52单片机；MQ-3气体传感器；A/D转换，

Alcohol tester based on MCU

Abstract

The rapid development of China's economy makes the share of private cars increase. What’s more, the improvement of people's living standards and a substantial increase in the vehicle makes the road safety problem get worse. Some accidents are beyond resurrection, while others are completely can be avoided . Such as drunk driving. such behavior is serious not responsible to their and the others’lives . In order to curb this behavior, the driver alcohol test is an effective method. Alcohol tester is not only able to accurately measure the concentration of alcohol, but also can let testers reads the concentration. Of course, we have an alarm system to alert people to the concentration exceeded. The design aims to achieve different alcohol concentration detection and display. And it can be used for the driver is

drunk driving tests through appropriate improvements. This paper uses STC89C52 MCU and MQ-3 Gas Sensor as the main devices. With the use of the diode, the alcohol tester can display the measured data and simply show the alcohol concentration measured. When the concentration exceeds the allowable value, the detector will beep.

Keywords STC89C52 microcontroller; MQ-3 gas sensor; A/D conversion

第1章绪论 (1)

1.1酒精测试仪现状和发展趋势 (1)

1.2酒精浓度检测仪设计的意义 (1)

1.3 研究容 (2)

1.4系统总体思路 (2)

第2章系统总体方案设计 (3)

2.1总体设计 (3)

2.2控制模块方案论证 (4)

2.3显示模块方案论证 (4)

第3章硬件电路设计 (5)

3.1单片机电路设计 (5)

3.1.1 单片机介绍 (5)

3.1.2 STC89C52的功能特性 (6)

3.1.3 STC89C52的原理说明 (7)

3.2MQ3气体传感器 (8)

3.2.1 MQ-3主要技术指标 (9)

3.2.2 MQ-3结构、外形、测试电路 (10)

3.2.3 MQ-3传感器调理电路 (11)

3.3电源电路 (13)

3.4ADC0809 (13)

3.5LCD液晶显示模块 (15)

3.5.1 LCD1602显示模块技术参数 (15)

3.5.2 LCD602显示模块功能 (15)

3.6发光二极管显示报警电路 (18)

3.7阈值存储电路 (18)

3.8系统硬件设计原理图分析 (19)

第4章软件系统的设计与实现 (21)

4.1主程序设计 (21)

4.2分部分软件设计 (22)

4.2.1 ADC程序流程图 (22)

4.2.2 LCD程序流程图 (23)

第5章系统的调试及实验结果 (24)

5.1 调试步骤 (24)

5.1.1 按键修改酒精阈值程序 (24)

5.1.2 模数转换测试 (25)

5.1.3 液晶显示程序设计 (26)

5.1.4 声光报警测试 (30)

5.1.5 整体功能调试程序 (30)

5.2实验结果 (31)

结论 (32)

致 (33)

参考文献 (34)

附录A 译文 (36)

STC89C51RC/ RD+系列MCU (36)

附录B 外文原文 (46)

STC89C51RC/RD+ SERIES MCU (46)

附录C (63)

附录a：全局变量头文件和延时模块 (63)

附录b：AD转化模块 (65)

附录c：24c08存储模块 (66)

附录d：LCD显示模块 (70)

附录e：主函数 (76)

第1章绪论

1.1 酒精测试仪现状和发展趋势

汽车的发明，使世界的文明跨出了一大步。汽车产业的飞速发展使得拥有汽车已不是遥不可及的梦。现在几乎每家每户都有汽车，汽车让人们的距离不再遥远，但交通事故却给人们带来了不可挽回的悲剧。交通事故多发的原因有很多，其中能避免的就是由于酒后驾车引起的交通事故。中国的酒桌文化由来已久，很多人认为自己虽然喝了酒，但是还是能掌控车辆。但是这是完全错误的，在酒精的作用下，人的大脑并不能做出正确的判断，容易错误的操控车辆，从而导致悲剧的发生。为了从根源上遏制由于酒后驾车引发的交通事故的发生，酒精浓度检测仪的诞生便可以方便快捷的解决这一问题。不仅如此，涉及到酒精浓度检测的食品加工、酿酒等行业，也广泛运用酒精浓度检测仪来提高生产安全性。由于科技的飞速发展，用于检测酒精浓度的首要元件——气体传感器越来越符合现代社会的生产需求。用来检测酒精浓度的传感器正朝着功耗低，功能多，方便，快捷的方向发展。地球上大部分使用的都是呼吸式酒精浓度检测仪，只要驾驶人员对着检测仪呼气，就可以现场检测出驾驶员体的酒精浓度，确定他们有没有酒后驾车，以及是否为醉酒开车。这样就可以大大减少这种可避免的交通事故的发生。

1.2 酒精浓度检测仪设计的意义

进入二十一世纪以来，我国的经济发生了突飞猛进的发展，人们的生活水平越来越高，私家车几乎成为每家每户的必备品。凡事有利有弊，有私家车的人大多生活质量还不错，这种情况下，聚会，谈生意等场合下饮酒的可能性也相对比较大。由于驾驶员饮用大量酒精后导致驾驶人员判断力降低，不能很好的操控机动车，从而导致非

常严重的交通事故，家破人亡，惨绝人寰的事情频频发生。为什么喝酒以后不宜开车呢？那是因为酒后驾车，由于驾驶员体酒精浓度比较高，会使其反应速度比较慢，对危险的评估能力比较低，因而不能对危险起到很好的控制，悲剧就此发生。而酒精浓度检测仪可以检测出驾驶员体的酒精浓度，从而预防驾驶员酒后驾车，从而减少因酒后驾车导致的交通事故的发生。因此研究酒精浓度测试仪对这个社会的安定和谐是有重大意义的。

1.3 研究容

本论文研究的主要容如下：

（1）气体传感器：本设计使用的是MQ-3气体传感器。主要研究MQ-3气体传感器的性能特性，以及怎样将其运用到本设计中去；

（2）单片机：选择STC89C52单片机，作为控制单元；

（3）模数转换：模拟电压信号经放大电路被放大后，通过单片机部的模数转换器，将模拟电压信号变成数字电压信号；

（4）LCD显示器：数码管显示器上显示其测得的酒精浓度，并与所设置的浓度阈值进行对比，若超过阈值，则通过蜂鸣器发出报警；

（5）软件方面：通过对单片机的编程，最终实现数据在数码管上的显示

1.4 系统总体思路

设计酒精浓度检测仪首先要有一个气体传感器将乙醇的浓度变成电信号。本设计选择的是MQ-3型气体传感器，该传感器灵敏度高，价格低，使用方便，是做酒精浓度检测仪的不二之选。而传感器得到的电信号不能直接用来传输给单片机，因此得到的信号要经过一定的电路处理，变成0～5V的模拟电压后方能输出。由于这里得

到的是模拟电压，要经过A/D转换器才能将其变成数字电压。这里选用STC89C52单片机的好处就体现出来了。因为STC89C52单片机部自带的A/D转换模块，无需外接转换器，这样就大降低了设计难度和设计成本。模拟信号通过A/D转换后便会输出酒精浓度的数据，把该数据与预先设定的醉酒阈值进行对比。要想实现酒精浓度值在数码管上显示或报警，就要将该该数据送到单片机的P1口，再通过STC89C52单片机进行一些软件程序的处理。

第2章系统总体方案设计

2.1 总体设计

图2-1 总体设计框图

本论文的第一步就是信号采集模块，即由传感器采集酒精浓度信号。然而采集到的仅仅是模拟信号，所以要通过一个模数转换器，将原本的模拟信号转变成数字信号。这就要求单片机部能进行模数转换。出于这方面的考虑，就选择了STC89C51型单片机。这样省去了不少麻烦。单片机作为控制模块与LCD显示器相连接，并通过编程，控制其显示出所测试的乙醇的浓度。同时单片机还与键盘连接，这样就能改变阈值，